海上拖纜寬線理論及其在南海潮汕坳陷中生界地層中的試驗效果分析

張振波 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067

王 征 （中海油服物探事業(yè)部，天津300451）

軒義華 （中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

喻高明 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）

海上拖纜寬線理論及其在南海潮汕坳陷中生界地層中的試驗效果分析

張振波 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067

王 征 （中海油服物探事業(yè)部，天津300451）

軒義華 （中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

喻高明 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023）

借鑒陸地寬線采集方式，首次提出了海上拖纜寬線地震采集處理理論。針對南海珠江口盆地潮汕坳陷中生界地層中進(jìn)行了海上拖纜寬線處理試驗攻關(guān)研究，并對應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，寬線資料與常規(guī)二維資料相比，表現(xiàn)出了深層反射清晰、反射波豐富、資料信噪比高、橫向連續(xù)性好的特征。海上拖纜寬線地震采集是提高中深層地震資料質(zhì)量較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的技術(shù)，明顯提高了潮汕坳陷中生界地層中地震成像效果。

拖纜寬線；覆蓋次數(shù)；信噪比；珠江口盆地；潮汕坳陷；中生界

近年來大量研究表明，珠江口盆地中深層具有巨大的勘探前景［1，2］。由于以往采集的地震資料在中深層信噪比較低，反射能量弱，同相軸連續(xù)性差，無法落實(shí)凹陷范圍及進(jìn)一步開展區(qū)域構(gòu)造研究，嚴(yán)重制約了勘探進(jìn)程。為此，曾經(jīng)進(jìn)行過加大震源容量、增加槍震和電纜沉放深度、增加接收電纜長度等一系列試驗，對改善中深層成像取得了一定的效果。2009年，借助國家重大科技專項經(jīng)費(fèi)，在南海珠江口盆地潮汕坳陷開展了旨在改善中生界地層中成像的一系列采集處理攻關(guān)試驗。其中，海上拖纜寬線處理試驗的目的是增加地下面元的覆蓋次數(shù)，通過大面元疊加，起到壓制噪聲、提高中深層地震資料信噪比、增加橫向連續(xù)性的作用。試驗結(jié)果證實(shí)，海上拖纜寬線處理方法對潮汕坳陷中深層地震成像效果有較大的改善，該方法的應(yīng)用有助于促進(jìn)珠江口盆地潮汕坳陷中生界地層的勘探進(jìn)程。

1 海上拖纜寬線理論

1.1 海上拖纜寬線理論

海上二維拖纜地震采集中，由于采集裝備和施工條件的限制，震源容量和壓力限制了激發(fā)能量的增大，致使中深層能量不足；電纜長度的不足也限制了覆蓋次數(shù)的增加，無法完全滿足中深層地震成像的需求。海上拖纜寬線技術(shù)可以增加橫向覆蓋次數(shù)，在一定程度上起到了彌補(bǔ)激發(fā)能量和電纜長度不足的作用。

海上拖纜寬線技術(shù)的核心思想就是由傳統(tǒng)的二維單纜接收增加為多纜接收［3，4］。施工時，參照海上三維拖纜地震采集配置，地震船拖m個震源和n條長度及沉放深度相同的電纜。震源間距和電纜間距根據(jù)面元橫向大小的要求進(jìn)行設(shè)計［5］。如果炮間距為Δx，單條電纜的總道數(shù)為r，道間距為Δy，則覆蓋次數(shù)F為：

海上拖纜寬線的垂直測線方向，宏面元邊長由接收線數(shù)量及擴(kuò)展寬度確定，接收線寬度受地質(zhì)條件的約束，要保證宏面元內(nèi)反射波能夠同相疊加，就是說宏面元內(nèi)反射時差小于目的層反射波周期的1／4，即：

式中，by為宏面元橫向?qū)挾龋琺；vint為目的層上覆地層層速度，m／s；fm為目的層的主頻，Hz；α為目的層在橫向上的視傾角，（°）。

束線寬度wy為宏面元橫向?qū)挾鹊?倍，即：

海上拖纜寬線地震采集的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)［6，7］：

1）提高了接收有效信號的能力。由于在一定面積范圍內(nèi)接收，多條電纜的寬線觀測系統(tǒng)提高了接收有效反射信號的能力。

2）增加了橫向覆蓋次數(shù)，提高了對噪聲的壓制能力。由于是多條電纜接收，在垂直測線方向增加了覆蓋次數(shù)，覆蓋次數(shù)是傳統(tǒng)的二維單纜的n倍（海上拖纜寬線采用n條長度及沉放深度相同的電纜）。由于電纜橫向距離的存在，炮檢點(diǎn)相對單纜縱橫向離散，面元道集內(nèi)增加了傳播路徑的差異，減小了干擾的相干性，從而大大提高了對干擾的壓制，提高了地震資料信噪比。

1.2 海上拖纜寬線地震資料處理技術(shù)

海上拖纜寬線地震資料處理融合了二維和三維處理方法，包括三維觀測系統(tǒng)的定義，宏面元概念的引入，二維和三維的聯(lián)合壓噪，反褶積、去多次波、偏移等處理手段［7～9］。針對珠江口盆地潮汕坳陷中生界地層中的海上拖纜寬線攻關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大量的試驗處理，效果比較明顯的關(guān)鍵處理技術(shù)包括以下幾個：

1）三維面元觀測系統(tǒng)的定義，獲得了準(zhǔn)確的炮檢點(diǎn)位置和偏移距。

2）單源單纜炮集、CDP（共深度點(diǎn)道集）二維去噪，近似三維的噪聲壓制，炮集、CDP橫向混合去噪，提高了資料的信噪比。

3）單源單纜＋宏面元聯(lián)合速度分析，獲得了低信噪比地區(qū)較為精確的速度場。

4）二維CDP、寬線宏面元去多次波處理，對繞射多次波的壓制起到了一定的作用。

5）宏面元克?；舴虔B前時間偏移，成像效果理想。

通過寬線去噪和宏面元疊前偏移等技術(shù)的應(yīng)用，處理效果比傳統(tǒng)的二維單纜資料信噪比明顯提高，弱反射區(qū)有效能量增強(qiáng)，成像效果得到了改善。另外，該次研究中還進(jìn)行了宏面元疊加＋疊后有限差分及克?；舴驎r間偏移、小面元三維克?；舴虔B前時間偏移、道集輸出＋宏面元疊加等試驗處理，因成像效果不理想最終未采用。

2 在潮汕坳陷中生界地層中的試驗效果分析

2.1 應(yīng)用背景

南海北部珠江口盆地潮汕坳陷中深層勘探層位主要為中生界地層，波阻抗界面不明顯是其固有的特點(diǎn)。通過對已有地震資料的研究認(rèn)為，導(dǎo)致中生界地層反射信號弱、信噪比低、成像困難的主要原因是：

1）地震波能量屏蔽嚴(yán)重 潮汕坳陷部分地區(qū)海底為微晶質(zhì)白云巖和海灘巖［10］，質(zhì)地堅硬，強(qiáng)反射導(dǎo)致折射波能量減弱，有效信號損失嚴(yán)重。該地區(qū)廣泛分布第三系生物礁，有的礁體規(guī)模較大并生長至海底，礁體造成地震波能量散射，對有效信號起到了強(qiáng)烈的屏蔽作用。新生界與中生界地層之間構(gòu)成的強(qiáng)波阻抗面對地震波能量也起到了非常強(qiáng)的屏蔽作用，導(dǎo)致大部分能量無法穿透，損失了有效信號。

2）多次波非常發(fā)育 該地區(qū)的堅硬海底產(chǎn)生多次波，而且能量非常強(qiáng)，單炮記錄和初疊剖面上多次波掩蓋了有效信號（圖1）。新生界與中生界之間（Tg）構(gòu)成的強(qiáng)波阻抗面也產(chǎn)生了非常強(qiáng)的多次波，該多次波與海底多次波交織在一起（圖1），給后期地震資料處理工作造成了很大難度。該區(qū)多次波形式多樣，有海底多次波、Tg全程多次波、轉(zhuǎn)換波、折射波、折射－反射波及層間多次波等［10］。

圖1 潮汕坳陷單炮記錄（a）和初疊剖面（b）上的多次波

3）其他干擾 由于巖漿活動的原因造成中生界地層地質(zhì)條件復(fù)雜，部分地區(qū)地震無反射；海底起伏變化大、東沙島及局部分布的淺灘暗礁等造成潮汕地區(qū)海流不穩(wěn)定，并廣泛分布漩渦流，在造成采集電纜羽角大的同時，增加了各種隨機(jī)噪聲，這些噪聲混合在一起，使得地震資料信噪比大幅度降低。

在以往的采集處理攻關(guān)中，采用了加大震源容量、增加槍震和電纜沉放深度等措施，目的都是試圖增強(qiáng)激發(fā)和接收的低頻能量，對中深層能量改善有一定的作用；還采用了增加接收電纜長度的措施，起到了沿縱向增加覆蓋次數(shù)的作用，沒有考慮橫向覆蓋，雖然在壓制和消弱干擾波上起到了一定作用，但對資料品質(zhì)沒有明顯改善。

海上拖纜寬線則在考慮以上條件的基礎(chǔ)上，著重考慮了地下橫向覆蓋。其結(jié)果是增強(qiáng)了中深層有效信號能量，增加了橫向連續(xù)性，進(jìn)一步壓制和消弱了干擾波，提高了地震資料信噪比。

圖2 潮汕坳陷中生界地層海上拖纜寬線試驗水下設(shè)備配置圖

2.2 施工方法

潮汕坳陷中生界海上拖纜寬線試驗采用單源雙纜的拖帶方式，水下設(shè)備的配置如圖2所示。2條長度8100m電纜之間的距離為60m，震源中心距離2條電纜的水平距離分別為30m和90m，最小偏移距為213m，震源和電纜的沉放深度分別為9m和16m。主要采集參數(shù)如表1所示，橫向2次覆蓋，總覆蓋次數(shù)達(dá)到324次。

表1 潮汕坳陷中生界地層海上拖纜寬線試驗采集參數(shù)

2.3 地震剖面對比

圖3是潮汕坳陷常規(guī)二維地震資料，而且是歷年來常規(guī)采集中效果最好的資料。從圖3可以看出，中生界地層的表現(xiàn)為信噪比低、同相軸不連續(xù)、成像不好，只能隱約看到地層形態(tài)。尤其深層表現(xiàn)更甚。圖4是海上拖纜寬線剖面，與圖3中剖面的位置相同。對比圖3和圖4可以非常明顯地看出，海上拖纜寬線地震資料品質(zhì)有明顯改善，尤其是中生界地層的有效信號能量比常規(guī)地震資料有明顯增強(qiáng)，同相軸更加連續(xù)，波組特征更加清楚，地層形態(tài)比常規(guī)二維資料更加清晰。

圖3 潮汕坳陷常規(guī)二維地震剖面

圖4 潮汕坳陷拖纜寬線地震剖面

2.4 效果分析

圖5是常規(guī)二維地震資料和潮汕坳陷海上拖纜寬線地震資料的信噪比圖，海上拖纜寬線地震資料的信噪比明顯更高。尤其是對中生界地層成像起到關(guān)鍵作用的低頻8～15Hz的信噪比，海上拖纜寬線地震資料比常規(guī)資料提高了2.5倍?？傊侠|寬線地震采集技術(shù)對改善潮汕坳陷中生界地層地震成像有顯著效果。海上拖纜寬線的首次試驗?zāi)苋〉萌绱诵Ч?，已?jīng)達(dá)到了預(yù)期目的。相信通過進(jìn)一步優(yōu)化激發(fā)和接收組合關(guān)系，增加橫向覆蓋次數(shù)，對中生界地層地震資料成像的進(jìn)一步改善仍有潛力。

圖5 潮汕坳陷常規(guī)地震資料（a）與海上拖纜寬線地震資料（b）信噪比對比

3 結(jié) 論

1）通過應(yīng)用海上拖纜寬線地震采集處理技術(shù)，利用了相鄰道的面元疊加信息，有效壓制了各種干擾，明顯提高了資料信噪比。海上拖纜寬線地震資料與常規(guī)二維地震資料相比，表現(xiàn)出了中生界地層反射清晰、反射波豐富、資料信噪比高、橫向連續(xù)性好的特征。

2）海上拖纜寬線地震采集處理技術(shù)是提高中深層地震資料信噪比比較有效的手段，在實(shí)施三維地震采集之前，可以針對提高中深層地震成像效果加以推廣應(yīng)用。

3）海上拖纜寬線地震采集處理技術(shù)得到的資料，對于落實(shí)凹陷結(jié)構(gòu)等區(qū)域性研究幫助較大，在實(shí)施寬方位采集條件不成熟的情況下，該技術(shù)也可以用于中深層構(gòu)造的搜索、發(fā)現(xiàn)和基本落實(shí)。

4）在南海珠江口盆地潮汕坳陷，海上拖纜寬線處理技術(shù)對于提高中生界地層成像效果經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效。

［1］郝滬軍，林鶴鳴，楊夢雄，等.潮汕坳陷中生界——油氣勘探的新領(lǐng)域［J］.中國海上油氣（地質(zhì)），2001，15（3）：157～162.

［2］陳潔.潮汕坳陷地球物理特征及油氣勘探潛力［J］.地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22（1）：147～155.

［3］羅仁澤，梁黎明，吳希光，等.寬線大組合理論及其在黃土塬地震采集中的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（2）：54～56.

［4］吳超，彭更新，雷剛林，等.寬線加大組合地震技術(shù)在庫車坳陷中部勘探中的應(yīng)用［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2008，31（4）：290～295.

［5］劉依謀，梁向豪，黃有暉，等.庫車坳陷復(fù)雜山地寬線采集技術(shù)及應(yīng)用效果［J］.石油物探，2008，47（4）：418～424.

［6］殷軍，徐峰，楊舉勇，等.庫車地區(qū)寬線采集技術(shù)應(yīng)用與效果［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（6）：94～96.

［7］張懷榜.姜山洼陷寬線地震采集技術(shù)應(yīng)用與效果［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009，19（12）：104～107.

［8］張建偉，王紅旗，田彥燦，等.酒西盆地山地寬線地震資料處理方法研究［J］.物探化探計算技術(shù)，2004，26（2）：101～104.

［9］熊翥.復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理思路［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［10］陳雋，郝滬軍，林鶴鳴.潮汕坳陷地震資料的改善及中生界構(gòu)造的新發(fā)現(xiàn)［J］.中國海上油氣（地質(zhì)），2002，16（4）：271～278.

［編輯］ 龍 舟

57 The Marine Streamer Wide－line Theory and Its Test Effect Analysis on Mesozoic in South China Sea

ZHANG Zhen－bo，WANG Zheng，XUAN Yi－h(huán)ua，YU Gao－ming，

（First Authors Address：College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China；CNOOC Ltd－Shenzhen，Shenzhen518067，Guangdong，China）

The streamer wide－line marine seismic acquisition and processing theory was first proposed according to land wide－line seismic acquisition.For Mesozoic in Chaoshan Depression from Pearl－river Mouth Basin of South China Sea，experimental studies were carried out on the streamer wide－line marine acquisition processing and application effect was analyzed.The results indicate that comparing with conventional two－dimensional profiles，the wide－line profile data show some features such as a clear reflection of deep strata，rich reflection wave，high signal to noise ratio，and a good lateral continuity.Therefore the streamer wide－line marine seismic acquisition is an economic，effective and practical technology to improve seismic data quality in medium－deep layers.It obviously improves imaging effect of Mesozoic in Chaoshan Depression.

streamer wide－line；coverage；signal to noise ratio；Pearl River Mouth Basin；Chaoshan Depression；Mesozoic；

book=360,ebook=360

P631.44

A

1000－9752（2012）07－0057－05

2012－05－02

國家科技重大專項（2008ZX05023－003－002）。

張振波（1973－），男，1995年西南石油學(xué)院畢業(yè)，工程碩士生，高級工程師，現(xiàn)從事海上地震采集處理工作。